Embalagens plásticas

Definições
Plástico - material polimérico moldável - capaz de ser moldado e de se deformar sem se romper
Polímero - material de alto PM, constituído de monômeros ligados por ligações covalentes – cadeias lineares ou ramificadas
Divisão constitutiva dos polímeros
Homopolímero: São polímeros cujas unidades moleculares fundamentais são da mesma natureza;
Ex. Polietileno
Copolímero: São polímeros cujas unidades moleculares fundamentais, monômeros, não são da mesma natureza;
Ex. Etileno Vinil Acetato (EVA)
Policloreto de Vinilideno (PvdC - PVC)
Propriedades dos polímeros
Termofixo ou termorrígido: Podem ser moldados por meio de temperatura e pressão, porém a operação é irreversível devido a formação de ligações cruzadas pelas ramificações das cadeias poliméricas.
Ex. resinas epoxi e fenólicas
Propriedades dos polímeros
Termoplástico: Podem ser moldados sob a influência de temperatura e pressão, conservando sua nova forma, ao restabelecer as condições de ambiente. Este ciclo pode ser repetido diversas vezes, sendo, portanto, a forma final reversível.
Ex. PE, PP, PS, PVC, PET, etc.
Elastômero ou borracha: estica até 2x seu tamanho e volta a forma original
Propriedades dos polímeros
Transições físicas
.Não há estado gasoso
.Todo termoplástico é líquido em altas temperaturas
Escalas de Temperaturas:
1.Tm – temperatura de “derretimento”
2.Tg – temperatura de transição vítrea.
Propriedades dos polímeros
Na prática:
Acima da Tm: polímero = líquido, perde a forma
Abaixo da Tg: polímero = sólido quebradiço
Entre Tm e Tg: polímero = composto plástico flexível
Adição de plastificantes – abaixar o valor de Tg.
Reações de Polimerização
Por adição: a união dos monômeros é feita por simples junção;
Por condensação: os monômeros se reúnem em consequência de uma reação química de condensação, com eliminação de pequenas moléculas.
Principais Polímeros Utilizados na Produção de Embalagens para Alimentos
Polietileno (PE)
Mais vendido do mundo: baixo custo
Resistência e flexibilidade
Polímero simples:
Monômero: CH2 = CH2 eteno Polímero: (CH2 - CH2)n
Características dependem de:
-Grau de polimerização (número de vezes que a unidade polimérica se repete)
-Densidade (mais ou menos ramificado)
1)Polietileno de Baixa Densidade (mais ramificado)
2)Polietileno de Alta Densidade (menos ramificado)
Polietileno (PE)
-Quanto maior a densidade
Melhor resistência mecânica
Maior “melting point”
Melhores propriedades de barreira
-Quanto menor a densidade
Melhor resistência a impacto e rasgamento
Principais características e usos:
PEBD
Boa resistência a impacto e rasgamento
Bom desempenho a baixas temperaturas
Excelente resistência química
Inerte
Termossoldável
Transparente
Baixo “melting point”
Principais características e usos:
PEBD
Barreira:
Boa para vapor d’água
Baixa para gases
Permeável a óleos e gorduras
Usos:
Sacos – grãos, sal, açúcar, pães e bolos, leite
Materiais mistos (coextrusão) – filmes e chapas - para compor características de barreira ao vapor de água e soldabilidade.
Potes e frascos – sorvete, mostarda
Tampas – condimentos, sorvetes e achocolatados
PEAD
Alta rigidez
Baixa transparência – alta cristalinidade
Maior “melting point”
Melhores propriedades de barreira – impermeável à gordura
Usos
Sacos - alimentos sensíveis à umidade, cereais para desjejum, laticínios, “boil-in-bag” e prontos para consumo
Embalagens institucionais – engradados, bombonas e galões
Polietileno de baixa densidade linear (PEBDL)
Quando comparado com o PEBD,o linear apresenta maior resistência à tração, perfuração, rasgamento, impacto;
O PEBDL apresenta maior temperatura de amolecimento,
Maior transparência e brilho,
Melhor desempenho mecânico a baixas temperaturas,
Melhor soldabilidade.
Polietileno de baixa densidade linear (PEBDL)
Usos
Ideal para filmes – esticáveis e encolhíveis para envolver
pallets;
Sacolas de supermercado;
Uma das utilizações de maior volume é em filmes encolhíveis para embalagens tipo “multipacks” e em misturas (blendas) com PEBD. Neste caso a mistura
melhora o desempenho físico-mecânico sem afetar muito a transparência do filme.
Polietileno de densidade muito baixa (“very low-density polyethylene” – VLDPE)
Alta permeabilidade a gases
Alta flexibilidade e soldabilidade
Melhores propriedades mecânicas que o PEBDL,com maior transparência e brilho
Usos
Filmes esticáveis e encolhíveis
Formulação de Adesivos (laminação)
Blendas com PP e PEAD
Coextrusão para melhorar as características de
soldabilidade.
Polipropileno (PP)
Polímero derivado da polimerização do propileno;
Disposição das moléculas de que se compõe o polímero, pode ser classificado em orientado e não orientado;
A orientação é o alinhamento da estrutura cristalina em materiais poliméricos, de modo a torná-la altamente uniforme.
PP - Polipropileno
Apresenta resistência a altas temperaturas, ou seja, pode ser processado termicamente;
baixa resistência mecânica a baixas temperaturas;
boa resistência à tração (2x mais resistente que o PEBD);
baixa permeabilidade ao vapor de água;
alta permeabilidade a gases;
boa barreira a gordura;
boa resistência química;
transparente e alto brilho.
PP Biorientado
Usos
-Laminados de uma maneira geral para doces, biscoitos, massas, snacks;
-Garrafas sopradas para águas minerais, sucos de frutas e
outras bebidas;
-Embalagens coextrusadas sopradas para molhos de tomate, maionese;
-Embalagens termoformadas para água, margarinas,condimentos, queijos;
-Embalagens coextrusadas termoformadas para pratos prontos e tampas injetadas.
Policloreto de vinil ou vinila (PVC)
É obtido através de polimerização do cloreto de vinila ;
Propriedades dependem da formulação: utilização de aditivos (estabilizantes, plastificantes, modificadores de impacto e outros aditivos);
Baixo “melting point” 80ºC;
Boa barreira a gases;
Baixa barreira ao vapor d'água ;
Boa transparência e brilho;
Baixa resistência ao impacto;
Resistente a óleos e gorduras e produtos químicos;
Baixa resistência térmica.
Policloreto de vinila (PVC)
Usos:
Na França e Espanha garrafas de PVC para óleos comestíveis;
Alguns vinhos franceses;
Alemanha e Suécia - cervejas não pasteurizadas (pequena vida de prateleira)
Garrafas de água,vinagre;
Embalagens termoformadas para geléias e doces em pasta;
Envoltório para balas, doces, janelas de cartuchos;
Outra importante utilização é em filmes encolhíveis e esticáveis, este último para frutas, carnes, queijos, vegetais e outros.

POLIESTIRENO - Polímero derivado da polimerização do vinil benzeno ou estireno;
•1.Poliestireno comum
•2.Poliestireno alto impacto
•3.Poliestireno expandido
•4.Poliestireno cristal
O monômero residual de estireno no polímero ou copolímero pode provocar problemas de alteração de
sabor em produtos acondicionados
Poliestireno
•Termoplástico
•Cristal claro, quebradiço, brilhante como o vidro
•Solúveis em solventes clorados e aromáticos
•Densidade: 1,04 a 1,06 g/cm3
•Tg . 90ºC
PS cristal
–Apresenta alta rigidez e transparência;
Baixa resistência ao impacto(quebradiço);
Pouca ou nenhuma barreira a vapor d’água e a gases
Alta transparência e brilho – muito decorativo
Usos:
Copos e embalagens para uso em aviação
Janelas em embalagens cartonadas – não enruga

Poliestireno alto impacto
•O poliestireno alto impacto é um copolímero de estireno com o butadieno
•Apresenta maior resistência ao impacto e menor rigidez.
•É opaco, possui alta permeabilidade a gases e ao vapor de
água e baixa resistência térmica.
•As aplicações do PS alto impacto são em bandejas
termoformadas para alimentos congelados e biscoitos e em
embalagens termoformadas para água, iogurte, queijo,
manteiga e outros.
PS expandido
Modificado com uso de agente expansor e estabilizante – Isopor
Alta resistência ao impacto
Muito leve
Inerte
Resistente a óleos, gorduras, água e ácidos;
Isolante térmico
Usos
Bandejas para carnes (frescas e congeladas) e frutas
Caixa de ovo
Isolamento e acolchoamento de diversos produtos
Policloreto de vinilideno (PVdC)
Copolímeros de cloreto de vinila (20%) e de vinilideno (80%)
Termoplástico incolor e transparente
Boas propriedades de barreira (a gases, vapor d’água e aromas)
Impermeável a gorduras
Boa estabilidade química
Alto “melting point” 143ºC
Alto custo.
Aplicações do PVdC
•Revestimento em outros filmes plásticos para melhorar a barreira a gases e vapores. Em geral, seu uso como embalagens é na forma de copolímeros com o cloreto de vinila em diferentes concentrações.
•Em graus especiais possui ótimo encolhimento, filme conhecido como SARAN , nesse caso, utilizado em embalagens tipo “cryovac”.
•Possui fortes características de termossoldabilidade. Sua aplicação é em filmes coextrusados para queijos, carnes, aves e outros. Em bandejas coextrusadas para uso em pratos prontos.

PVdC – Cryovac
Principais Características:
-Baixíssima permeabilidade ao O2;
-Reduzida permeabilidade ao vapor d'água;
-Ótima resistência mecânica;
-Excelente transparência e brilho;
-Excepcional redução.

PVdC – Cryovac
Por ser impermeável ao ar e à umidade, evita a desidratação e a baixa de peso no produto;
Por seu isolamento com o meio ambiente, o produto não é desidratado;
Por suas características, assegura as propriedades organolépticas do produto;
Por ser encolhível, se amolda aos contornos do produto,formando uma segunda pele, tornando seu visual mais atraente;
É utilizada para acondicionamento de carnes bovinas fresca e industrializada, seus derivados, aves e queijos.
Poliamidas ou Nylon
-Alta estabilidade térmica e química;
-Boa barreira a gases;
-Absorção de água – modificação das propriedades mecânicas e de barreira;
-Ótimas propriedades mecânicas: tração e impacto;
-Boa resistência a óleos e gorduras;
-Não termossoldável
Usos
Embalagem a vácuo para carnes e alimentos que podem ser aquecidos na embalagem (boil-in-bag)
PET – Polietileno Tereftalato
-É um polímero formado a partir de uma reação química entre um ácido carboxilíco e um álcool;
-Termoplástico caracterizado pela resistência mecânica, térmica e química;
-Apresenta boa transparência, brilho, boa resistência à
perfuração, boa rigidez, resistência química e à gordura;
-Boa barreira a gases e aromas, baixa barreira ao vapor d'água;
-Boa estabilidade térmica, podendo ser utilizado na faixa compreendida entre – 70 a 150ºC;
-A metalização do filme PET, melhora significativamente a barreira a gases, vapores e aromas.

PET – Usos
-Garrafas de diferentes volumes para o segmento de bebidas carbonatadas, águas minerais, óleos comestíveis, molhos, temperos;
-Para laminados de maneira geral: café, biscoitos, bolo;
-Para bandejas e potes para uso em forno de microondas e
forno convencional (pratos prontos, sopas, molhos) – Pet
cristalizado.
EVOH
Copolímero de etileno e álcool vinílico
Características dependentes das % de cada monômero
Mais etileno:
Menor barreira
Menor absorção de água
Melhor maquinabilidade
Mais álcool
Maior ponto de fusão
Maior absorção de água

EVOH
Boa barreira a gases, vapor d’água e aromas;
Resistente a óleos e gorduras;
Boas propriedades opticas e mecânicas;
Alta estabilidade térmica;
Não absorve flavour dos alimentos.
EVOH
Usos
Pode ser coextrusado com PE e PP – proteção contra umidade, boas propriedades de barreira e mecânica – Cerca de 80% da resina
EVOH é usada em combinação com PE e PP;
Baixa aderência a outros polímeros devido a sua polaridade química (polares) – necessita de adesivos (exceto poliamidas);
Filmes coextrusados para carnes e produtos de carne;
Bandejas coextrusadas para pratos prontos;
Garrafas coextrusadas para molhos, maionese, sucos de frutas, geléias, cervejas e bebidas em geral.
EVA
Copolímeros de etileno e acetato de vinila
% de acetato de vinila
5% ou menos – filmes finos: alta transparência
entre 6 e 12% - filme esticável: boa resistência ao impacto
entre 15 e 18% - filme termossoldável em blenda ou coextrusão
entre 18 e 30% - adesivo
melhores propriedades mecânicas e pior barreira que o PEBD
Usos
Como termoselante e adesivo

Processos de Transformação
1. Extrusão
- Processo de transformação de resinas destinado á obtenção de filme extrusado e tubos;
- A extrusora é o equipamento responsável pelo amolecimento da resina, através de temperatura e pressão, que é então forçada por uma fenda na outra extremidade.
Há dois tipos de matriz: na forma circular e na forma plana
A primeira, na forma circular, permite a injeção de uma corrente constante de ar de modo que o filme assume uma forma de tubo, enquanto é resfriado;
O diâmetro desse tubo é normalmente 2,5 vezes maior que o da matriz;
O filme é tracionado enquanto enrolado, sendo esse resfriamento denominado tubular.
Observações importantes
1.usado para qualquer material termoplástico
2.coextrusão de diferentes materiais
3. uso de compostos anti-bloqueio: agentes deslisante
Moldagem por sopro
C) Estiramento e sopro (stretch and blow)
Frascos bi-orientados: maior barreira a vapor d’água e gases, melhores propriedades mecânicas e ópticas frascos mais leves e baratos;
Uso de pré-formas;
Reaquecimento e esticamento (orientação longitudinal) seguido de sopro (orientação transversal), melhoria nas propriedades da embalagem. Ex.: PET (a mais usada nesse processo), PVC, PP
Moldagem por injeção
A resina que alimenta o processo é fundida e forçada, sob
pressão, num molde (matriz) com o formato desejado;
Após alguns segundos, o plástico esfria e endurece assumindo a configuração pré-determinada;
Moldagem por injeção
A matriz se abre, ejeta o corpo formado e depois se fecha repetindo o ciclo.
Molde de 2 partes: fêmea – formato externo e macho – formato interno
Produção de tampas, bandejas, potes de boca larga para sorvetes, etc.
Os materiais usados são PEAD e PEBD,PP e PET (préforma)
Termoformação
Aquecimento e amolecimento de uma chapa ou lâmina termoplástica - forçada contra um molde adquirindo seu formato;
Orientação de filmes – uniaxial ou biaxial
Processo de estiramento do filme que provoca
alinhamento das macromoléculas;
Melhora a flexibilidade, transparência, resistência ao
impacto e propriedades de barreira a vapor d’água e
gases;
Permite a produção de filmes encolhíveis;
Reduz a termosoldabilidade, capacidade de esticar e
resistência ao rasgo.
Orientação de filmes – uniaxial ou biaxial
Consiste em:
1.Aquecer o filme a temperaturas de amolecimento;
2.Esticar o filme na direção da orientação;
3.Resfriar o filme esticado – há o congelamento da
posição;
Orientação de filmes – uniaxial ou biaxial
Em folhas simples: pode acontecer em 1 ou 2 etapas
Orientação longitudinal – provocada pela velocidade dos rolos em relação à extrusora;
Orientação transversal – provocada por clips montados na lateral;
Em filmes tubulares: biorientação simultânea
Orientação longitudinal – provocada pela velocidade dos rolos em relação à extrusora;
Orientação transversal – provocada pela força do sopro.

Filmes encolhíveis
Memória elástica: capacidade das moléculas de um filme
orientado de retornar à sua arrumação e tamanho anteriores ao processo de orientação.
Características desejadas:
Baixa temperatura de encolhimento;
Ampla faixa de temperatura de encolhimento;
Grau de encolhimento (varia de 15 a 80%)– pode variar com a temperatura
Tensão após encolhimento – desejada entre 300 e 1000KPa.

Simbologia de identificação
1 PET
2 PEAD
3 V(VINÍLICOS) PVC E PvdC
4 PEBD
5 PP
6 PS
7 OUTROS

Controle de Qualidade
1.Espessura – micrômetro;
2.Gramatura: peso de uma determinada área de material (g por m2);
3.Identificação de materiais - os testes mais comuns
empregados para essa finalidade são:
- cor da chama quando expostos a ela;
- gotejamento após a queima;
- solubilidade;
4.Permeabilidade ao vapor d'água: avaliar a quantidade de vapor de água que passa através de uma determinada área de filme, considerando a espessura e o ambiente de estocagem;
5.Permeabilidade ao oxigênio: ensaio que permite determinar o volume de oxigênio que passa através de uma área de um filme;
6.Resistência da termossoldagem: homogeneidade do
fechamento da embalagem;
7.Odores estranhos na embalagem: ensaios organolépticos. Pode-se colocar a embalagem em contato com água potável sem cheiro, e estocar:
T ambiente por 24h;
Em condições aceleradas, por 6 a 10 h a 50 ºC;
Ou a 80ºC
Decorrido esse tempo degusta-se a água procurando identificar sabor estranho na mesma.

Outras Análises
Coeficiente de atrito de filmes plásticos;
Resistência ao impacto: fornece um dado das características mecânicas dos materiais;
Resistência à tração;
Qualidade de impressão.

Laminação
•Nenhum filme flexível, destinado ao acondicionamento de produtos alimentícios constitui- se em barreira total ao O2, CO2, nitrogênio, luz e vapor d'água – cada material, em função de suas características, constitui-se numa barreira específica
a cada um dos fatores extrínsecos.
•Quando dois ou mais materiais são combinados, eles não somente contribuem para a estrutura formada com as suas características próprias, como também podem conferir benefícios adicionais, como maior durabilidade, rigidez e melhor maquinabilidade.